JPH11279759A - Sputtering shape simulation method - Google Patents

Sputtering shape simulation method

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JPH11279759A
JPH11279759A JP8001898A JP8001898A JPH11279759A JP H11279759 A JPH11279759 A JP H11279759A JP 8001898 A JP8001898 A JP 8001898A JP 8001898 A JP8001898 A JP 8001898A JP H11279759 A JPH11279759 A JP H11279759A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sputtering shape simulation method capable of shortening a calculation time. SOLUTION: The three-dimensional particle orbits calculated by a Monte Carlo method are sorted at a two-dimensionally projected angle and the shape calculation is executed by selecting the particle orbits exclusive of the particles at which shadows occur definitely from the angle formed with a horizontal axial direction of a shadow decision point in the sputtering shape simulation method in a semiconductor process. Pseudo three-dimensional shadow decision is carried out only with respect to the selected particle orbits.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造工
程におけるスパッタ工程において、半導体基板上にスパ
ッタにより形成される膜の形状をシミュレーションする
スパッタ形状シミュレーション方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sputtering shape simulation method for simulating a shape of a film formed on a semiconductor substrate by sputtering in a sputtering process in a semiconductor device manufacturing process.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のスパッタ形状シミュレーション方
法の一例が、特開平09−015101号公報及び19
96年に日本応用物理学会から発行されたSISPAD96 Tec
hnicalDigestの第77頁乃至第78頁に掲載された"A Pract
ical Sputter Equipment Simulation System for Alumi
num Including Surface Diffusion Model"と題するH.Ya
madaによる論文に記載されている。
2. Description of the Related Art An example of a conventional sputtering shape simulation method is disclosed in JP-A-09-015101 and JP-A-09-015101.
SISPAD96 Tec published by Japan Society of Applied Physics in 1996
"A Pract, published on pages 77-78 of hnicalDigest
ical Sputter Equipment Simulation System for Alumi
H.Ya entitled "num Including Surface Diffusion Model"
It is described in a paper by mada.

【0003】図3は、この従来のスパッタ形状シミュレ
ーション方法を示す図である。このシミュレーション方
法は、フラックスを形状に向ける手段と、フラックスが
シャドウされるかどうかを判定する手段と、シャドウさ
れない場合に形状点を移動する手段とから構成されてい
る。
FIG. 3 is a diagram showing this conventional sputtering shape simulation method. This simulation method includes means for directing the flux to the shape, means for determining whether the flux is shadowed, and means for moving the shape point when the flux is not shadowed.

【0004】このような構成を有する従来のスパッタ形
状シミュレーションシステムはつぎのように動作する。
即ち、モンテカルロ法で計算したスパッタ粒子の軌道か
ら、次のように擬似3次元的にシャドウ判定を行い膜成
長を計算する。先ず、コンタクトホール中心線で切断
して得られる外形線の各座標点をつなげたストリングデ
ータを作成し、コンタクトホール形状をモデル化する。
形状を構成する座標点のうち、膜成長を計算しようと
する座標点を一つ選択し、その点にモンテカルロ法で計
算したスパッタ粒子の軌道を向ける。シャドウ判定す
る形状点を一つ選びだし、この点とコンタクトホール対
称軸との距離を計算する。シャドウ判定する形状点を
含む水平面と軌道との交点を計算し、交点とコンタクト
ホール対称軸との距離が、シャドウ判定する形状点とコ
ンタクトホール対称軸との距離よりも大きいときには、
シャドウ効果により粒子が入射されないとする。シャ
ドウ効果が生じない場合には、その軌道の入射方向に膜
成長を計算しようとする座評点を移動する。前記〜
の操作により全ての形状点でシャドウ判定を行う。
前記〜の操作により全ての形状点で膜成長を計算す
る。
[0004] The conventional sputtering shape simulation system having such a configuration operates as follows.
That is, from the trajectory of the sputtered particles calculated by the Monte Carlo method, pseudo three-dimensional shadow determination is performed as follows to calculate the film growth. First, string data is created by connecting each coordinate point of the outline obtained by cutting at the center line of the contact hole, and the contact hole shape is modeled.
From the coordinate points constituting the shape, one coordinate point for which film growth is to be calculated is selected, and the trajectory of the sputtered particle calculated by the Monte Carlo method is directed to that point. One shape point for shadow determination is selected, and the distance between this point and the axis of symmetry of the contact hole is calculated. Calculate the intersection between the horizontal plane and the trajectory including the shape point to determine the shadow, and when the distance between the intersection and the contact hole symmetry axis is larger than the distance between the shape point to determine the shadow and the contact hole symmetry axis,
It is assumed that particles do not enter due to the shadow effect. If the shadow effect does not occur, the scoring point whose film growth is to be calculated is moved in the incident direction of the orbit. Said ~
The shadow judgment is performed for all the shape points by the operation of.
The film growth is calculated at all the shape points by the above-mentioned operations.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来技術においては、シャドウにより、ほとんどのスパッ
タ粒子が膜成長に寄与しない場合でも、全てのスパッタ
粒子の軌道についてシャドウ判定を行っているために、
モンテカルロ粒子が膜成長に寄与するか否かのシャドウ
判定に多くの計算時間がかかるという問題点がある。ま
た、上記公報以外にも、特開平6−52269号公報、
特開平8−171549号公報、特開平8−27408
4号公報に形状シミュレーション方法が開示されている
が、これらの公知技術においても、長時間の計算時間が
必要であるという欠点がある。
However, in this prior art, even if most of the sputtered particles do not contribute to the film growth due to the shadow, the shadow determination is performed for all the trajectories of the sputtered particles.
There is a problem that it takes a lot of calculation time to determine whether or not the Monte Carlo particles contribute to the film growth. In addition to the above publications, JP-A-6-52269,
JP-A-8-171549, JP-A-8-27408
No. 4 discloses a shape simulation method, but these known techniques also have a disadvantage that a long calculation time is required.

【0006】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、計算時間を短縮することができるスパッタ
形状シミュレーション方法を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a sputtering shape simulation method capable of shortening a calculation time.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明に係るスパッタ形
状シミュレーション方法は、半導体プロセスにおけるス
パッタ形状シミュレーション方法において、モンテカル
ロ法で計算した3次元の粒子軌道を2次元に投影した角
度でソーティングする工程と、シャドウ判定点の水平軸
方向となす角度から明らかにシャドウが起こる粒子以外
を選択して形状計算する工程と、選択した粒子軌道につ
いてのみ擬似3次元シャドウ判定を行う工程とを有する
ことを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a method for simulating a sputter shape in a method of simulating a sputter shape in a semiconductor process, wherein a three-dimensional particle trajectory calculated by a Monte Carlo method is sorted at an angle projected two-dimensionally. A step of selecting shapes other than particles that clearly cause a shadow from an angle between the horizontal axis direction of the shadow determination point and a shape calculation, and a step of performing pseudo three-dimensional shadow determination only on the selected particle trajectory. I do.

【0008】本発明に係る他のスパッタ形状シミュレー
ション方法は、モンテカルロ法で計算したスパッタ粒子
の軌道をXZ平面に投影し、X軸となす角度θxが小さ
い順にソートする工程と、モンテカルロ法で計算したス
パッタ粒子の軌道をYZ平面に投影し、Y軸となす角度
θyが小さい順にソートする工程と、XZ平面でコンタ
クトホール中心線で切断して得られる外形線の各座標点
を結ぶストリングデータを作成しコンタクトホール形状
をモデル化する工程と、YZ平面上で成長する座標点と
下地形状の上部端を結ぶ直線がY軸となす角度θを計算
する工程と、スパッタ粒子の軌道の中からθ3≦θy≦
π−θ3となるスパッタ粒子の軌道を選択する工程と、
シャドウ判定する座標点を一つ選択しこの点とコンタク
トホール対称軸との間の距離Rを計算する工程と、XZ
平面上で成長する形状点とシャドウを判定する形状点と
を結ぶ直線がX軸となす角度θ1と成長する形状点とシ
ャドウを判定する形状点の軸対称な点を結ぶ直線がX軸
となす角度θ2を計算する工程と、θ1≦θx≦θ2と
なるスパッタ粒子の軌道を選択する工程と、選択したス
パッタ粒子の内の一つを膜成長を計算しようとする座標
点に向ける工程と、シャドウ判定する座標点を含む水平
面とスパッタ粒子の軌道の交点と対称軸との距離rを計
算する工程と、シャドウ判定する座標点とコンタクトホ
ール対称軸との距離Rよりもシャドウ判定面とスパッタ
粒子の軌道の交点と対称軸との距離rが大きい場合は膜
成長は計算せずr<Rの場合は軌道の入射方向に膜成長
を計算しようとする座標点を移動して膜成長を計算する
工程とを有することを特徴とする。
According to another sputtering shape simulation method according to the present invention, a trajectory of a sputtered particle calculated by the Monte Carlo method is projected on the XZ plane, and the angle θx formed by the X axis is sorted in ascending order. Projecting the trajectory of the sputtered particles on the YZ plane and sorting them in ascending order of the angle θy with the Y axis, and creating string data connecting each coordinate point of the outline obtained by cutting the contact hole center line on the XZ plane Modeling the shape of the contact hole, calculating the angle θ at which the straight line connecting the coordinate point growing on the YZ plane and the upper end of the base shape forms the Y-axis, and θ3 ≦ from the trajectory of the sputtered particles. θy ≦
selecting a trajectory of the sputtered particles to be π−θ3;
Selecting one coordinate point for determining shadow and calculating a distance R between the point and a contact hole symmetry axis;
An angle θ1 between a straight line connecting the shape point growing on the plane and the shape point for determining the shadow to the X-axis, and a straight line connecting an axis-symmetric point between the growing shape point and the shape point for determining the shadow to the X-axis. Calculating the angle θ2, selecting the trajectory of the sputtered particles such that θ1 ≦ θx ≦ θ2, directing one of the selected sputtered particles to a coordinate point where the film growth is to be calculated, Calculating a distance r between the intersection of the horizontal plane containing the coordinate point to be determined and the trajectory of the sputtered particle and the symmetry axis; When the distance r between the intersection of the orbits and the symmetry axis is large, the film growth is not calculated, and when r <R, the coordinate point for calculating the film growth is moved in the incident direction of the orbit to calculate the film growth. And having Features.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について添
付の図面を参照して具体的に説明する。図1及び図2は
本発明の第1実施例方法を示すフローチャート図であ
る。また、図3及び図4はビアホールのXZ平面2次元
断面図、図5及び図6は夫々モンテカルロ法で計算した
スパッタ粒子の軌道のXZ平面及びYZ平面への投影デ
ータの模式図、図7は擬似3次元シャドウ判定の模式図
である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings. FIGS. 1 and 2 are flow charts showing a method of the first embodiment of the present invention. FIGS. 3 and 4 are two-dimensional cross-sectional views of the via hole in the XZ plane. FIGS. 5 and 6 are schematic diagrams of projection data of the orbits of the sputtered particles calculated by the Monte Carlo method on the XZ plane and the YZ plane, respectively. It is a schematic diagram of pseudo three-dimensional shadow determination.

【0010】先ず、モンテカルロ法で計算したスパッタ
粒子の軌道をXZ平面に投影し、X軸となす角度θxが
小さい順にソートする(ステップ101)。即ち、モン
テカルロ法で計算したスパッタ粒子の軌道のXZ平面へ
の投影がX軸となす角度θxに応じてソートする。スパ
ッタ粒子の軌道のモンテカルロ法で計算したスパッタ粒
子の3次元の各軌道をXZ平面へ投影したベクトルを とし、X軸方向の単位ベクトル となす角度θxを下記数式1により計算する。
First, the trajectories of sputtered particles calculated by the Monte Carlo method are projected on the XZ plane, and sorted in ascending order of the angle θx with the X axis (step 101). That is, the trajectories of the sputtered particles calculated by the Monte Carlo method are sorted according to the angle θx formed by the projection on the XZ plane with the X axis. The three-dimensional trajectory of the sputtered particle, calculated by the Monte Carlo method, is projected onto the XZ plane. And the unit vector in the X-axis direction Is calculated by the following equation (1).

【0011】[0011]

【数1】 (Equation 1)

【0012】全ての軌道について角度θxを計算した
後、小さい順にソーティングを行い、小さい順番に番号
をつけ、配列に格納する。即ち、スパッタ粒子の軌道デ
ータのうち1つを無作為に選択し、θxをデータ配列に
格納し、変数Nに1を、変数Mに1を夫々代入する。次
に、次のスパッタ粒子の軌道の角度θxを、N番目のデ
ータのθxの値と比較し、大きい場合はN以上のデータ
総数を新たなMとして、偶数のMには下記数式2を適用
し、奇数のMには下記数式4を適用する。一方、スパッ
タ粒子の軌道の角度θxがN番目のデータのθxの値よ
り小さい場合は、N以下のデータ総数を新たなMとし
て、偶数のMには数式3を適用し、奇数のMには数式5
を適用し、新たなNを計算する。
After calculating the angles θx for all the trajectories, sorting is performed in ascending order, numbers are assigned in ascending order, and the numbers are stored in an array. That is, one of the orbit data of the sputtered particles is randomly selected, θx is stored in the data array, and 1 is substituted into the variable N and 1 into the variable M, respectively. Next, the angle θx of the trajectory of the next sputtered particle is compared with the value of θx of the N-th data. Equation 4 below is applied to odd M. On the other hand, when the angle θx of the trajectory of the sputtered particles is smaller than the value of θx of the N-th data, the total number of data equal to or less than N is set as a new M, and Equation 3 is applied to the even M, and the odd M is Equation 5
And calculate a new N.

【0013】[0013]

【数2】N=N+1/2×MN = N + 2 × M

【0014】[0014]

【数3】N=N―1/2×M[Equation 3] N = N-1 / 2 × M

【0015】[0015]

【数4】N=N+1/2×(M―1)N = N + / × (M−1)

【0016】[0016]

【数5】N=N―1/2×(M―1) これを、M=1になるまで継続し、そのときのNのデー
タより大きい場合はNとN+1の間に、Nのデータより
小さい場合にはNの一つ手前に、次のスパッタ粒子のデ
ータを格納する。以上の手順により、全てのスパッタ粒
子をθxの小さい順にデータ配列に格納する。
N = N−1 / 2 × (M−1) This is continued until M = 1. If the data is larger than N at that time, between N and N + 1, If smaller, the data of the next sputtered particle is stored just before N. Through the above procedure, all sputtered particles are stored in the data array in ascending order of θx.

【0017】次いで、モンテカルロ法で計算したスパッ
タ粒子の軌道をYZ平面に投影し、Y軸となす角度θy
が小さい順にソートする(ステップ102)。即ち、モ
ンテカルロ法で計算したスパッタ粒子の軌道のYZ平面
への投影がY軸となす角度に応じてソートする。3次元
軌道のYZ平面へ投影したベクトルを とし、Y軸方向の単位ベクトル となす角度θyを下記数式6により計算する。
Next, the trajectory of the sputtered particles calculated by the Monte Carlo method is projected on the YZ plane, and the angle θy formed with the Y axis is obtained.
Are sorted in ascending order (step 102). That is, the trajectories of the sputtered particles calculated by the Monte Carlo method are sorted according to the angle formed by the projection on the YZ plane with the Y axis. The vector projected on the YZ plane of the three-dimensional trajectory is And the unit vector in the Y-axis direction Is calculated by Equation 6 below.

【0018】[0018]

【数6】 (Equation 6)

【0019】全ての軌道について角度θyを計算した
ら、小さい順にソーティングを行い、小さい順番に番号
をつけ配列に格納する。このときのソーティングの手順
は、数式2乃至4を使用したθxのソーティングの手順
と全く同じである。
After calculating the angles θy for all the trajectories, sorting is performed in ascending order, numbers are assigned in ascending order, and the numbers are stored in an array. The sorting procedure at this time is exactly the same as the sorting procedure of θx using Equations 2 to 4.

【0020】その後、ウエハ半径方向XZ平面で、コン
タクトホール中心線で切断して得られる外形線の各座標
点を結ぶストリングデータを作成し、コンタクトホール
形状をモデル化する(ステップ103)。即ち、コンタ
クトホールのXZ平面での断面形状をモデル化する。図
7に示すようなXZ平面に含まれるようなコンタクトホ
ール中心線で切断して得られる外形線の各座標点を結ぶ
ストリングデータを作成し、コンタクトホール形状をモ
デル化する。
Thereafter, string data is created on the XZ plane in the wafer radial direction and connecting each coordinate point of the outline obtained by cutting at the center line of the contact hole, and the shape of the contact hole is modeled (step 103). That is, the sectional shape of the contact hole in the XZ plane is modeled. String data connecting each coordinate point of an outline obtained by cutting along a contact hole center line included in the XZ plane as shown in FIG. 7 is created, and the contact hole shape is modeled.

【0021】そして、図7に示すような形状を構成する
座標点のうち、膜成長を計算しようとする座標点を一つ
選択する(ステップ104)。
Then, one of the coordinate points whose film growth is to be calculated is selected from the coordinate points forming the shape shown in FIG. 7 (step 104).

【0022】次いで、YZ平面上で、膜成長する形状点
と下地形状の上部端を結ぶ直線がY軸となす角度θ3を
計算する(ステップ105)。即ち、YZ平面上で、膜
成長する座標点と下地形状の上部端を結ぶ直線がY軸と
なす角度を計算する。図4に示すように、YZ平面で、
膜成長させる座標点を起点として、下地形状の上部端の
点へ向かうベクトルを とし、Y軸方向の単位ベクトルを として、角度θ3を下記数式7により計算する。
Next, an angle θ3 between a straight line connecting the shape point for film growth and the upper end of the base shape to the Y axis on the YZ plane is calculated (step 105). That is, on the YZ plane, the angle formed by the straight line connecting the coordinate point for growing the film and the upper end of the base shape to the Y axis is calculated. As shown in FIG. 4, on the YZ plane,
Starting from the coordinate point for film growth, a vector heading toward the upper end point of the base And the unit vector in the Y-axis direction is The angle θ3 is calculated by the following equation (7).

【0023】[0023]

【数7】 (Equation 7)

【0024】次に、スパッタ粒子の軌道の中からθ3≦
θy≦π−θ3となるスパッタ粒子の軌道を選択する
(ステップ106)。即ち、θ3以上、π−θ3以下の
θyをもつスパッタ粒子の軌道を選択する。図6に示す
ように、YZ平面でのソートされたスパッタ粒子の軌道
データの中から、θyがバイナリソートにより、θ3以
上且つπ―θ3以下の粒子を選択する。具体的には、数
式2乃至5を使用してθyをソーティングするときと同
じ手順によって、θ3のスパッタ粒子のYZ平面上への
投影データをθyでソーティングした配列上での位置を
特定し、θy≧θ3であって、θyがθ3に一番近いデ
ータの番号をNminとし、同様な手順により、θx≦
π−θ3であって、θyがθ3に一番近いデータの番号
をNmaxとし、格納されている番号NがNmin<N<Nma
xのデータを選択することで、θ3≦θx≦π−θ3と
なるスパッタ粒子の軌道を選択する。全ての粒子につい
てθy<θ3又はθy>π−θ3である場合は全ての粒
子でシャドウが起こるとする。
Next, from the trajectory of the sputtered particles, θ3 ≦
The trajectory of the sputtered particles that satisfies θy ≦ π−θ3 is selected (step 106). That is, the trajectory of the sputtered particle having θy of θ3 or more and π−θ3 or less is selected. As shown in FIG. 6, from the trajectory data of the sputtered particles sorted on the YZ plane, particles whose θy is equal to or larger than θ3 and equal to or smaller than π−θ3 are selected by binary sorting. Specifically, in the same procedure as when θy is sorted using Equations 2 to 5, the position of the projection data of the sputtered particles of θ3 on the YZ plane is specified on the array in which the projection data is sorted by θy, and θy is determined. ≧ θ3, the number of data in which θy is closest to θ3 is Nmin, and θx ≦
π-θ3, the number of data in which θy is closest to θ3 is Nmax, and the stored number N is Nmin <N <Nma
By selecting the data of x, the trajectory of the sputtered particles that satisfies θ3 ≦ θx ≦ π−θ3 is selected. If θy <θ3 or θy> π−θ3 for all particles, it is assumed that shadow occurs for all particles.

【0025】次に、シャドウ判定する座標点を一つ選択
し、この点とコンタクトホール対称軸との間の距離Rを
計算する(ステップ107)。図7に示すように、シャ
ドウ判定する座標点(Xshadow,0,Zshadow)を一つ選
び、この点とコンタクトホール対称軸(0,0,Zshadow)と
の距離Rを下記数式8により計算する。
Next, one coordinate point for shadow determination is selected, and the distance R between this point and the contact hole symmetry axis is calculated (step 107). As shown in FIG. 7, one coordinate point (Xshadow, 0, Zshadow) for shadow determination is selected, and the distance R between this point and the symmetry axis (0,0, Zshadow) of the contact hole is calculated by the following equation (8).

【0026】[0026]

【数8】R2=Xshadow2 その後、XZ平面上で、成長する形状点とシャドウを判
定する形状点とを結ぶ直線がX軸となす角度θ1と、成
長する形状点とシャドウを判定する形状点の軸対称な点
を結ぶ直線がX軸となす角度θ2を計算する(ステップ
108)。即ち、XZ平面上で、膜成長する座標点とシ
ャドウを判定する座標点及びシャドウを判定する座標点
の軸対称な点を結ぶ直線がX軸となす角度を夫々計算す
る。図3に示すように、成長させる点を起点としてシャ
ドウ判定をする点へ向かうベクトルを とし、X軸方向の単位ベクトルを として、角度θ1を下記数式9により求める。更に、膜
成長させる座標点を起点として、シャドウを判定する座
標点に軸対称な点へ向かうベクトルを とし、X軸方向の単位ベクトルを として、角度θ2を下記数式10により計算する。
R 2 = Xshadow 2 Then, on the XZ plane, the angle θ1 between the X axis and the straight line connecting the growing shape point and the shape point for determining the shadow, and the shape for determining the growing shape point and the shadow An angle θ2 between a straight line connecting the points that are axially symmetrical and the X axis is calculated (step 108). That is, on the XZ plane, the angle formed by the straight line connecting the coordinate point for film growth, the coordinate point for determining the shadow, and the axis symmetrical point of the coordinate point for determining the shadow to the X axis is calculated. As shown in FIG. 3, a vector headed from a point to be grown to a point to be subjected to shadow determination is defined as a vector. And the unit vector in the X-axis direction is The angle θ1 is obtained by the following equation (9). Further, starting from the coordinate point for growing the film, a vector heading toward an axis-symmetric point to the coordinate point for determining the shadow is obtained. And the unit vector in the X-axis direction is The angle θ2 is calculated by the following equation (10).

【0027】[0027]

【数9】 (Equation 9)

【0028】[0028]

【数10】 (Equation 10)

【0029】次に、θ1≦θx≦θ2となるスパッタ粒
子の軌道を選択する(ステップ109)。図5に示すよ
うに、XZ平面でのソートされたスパッタ粒子の軌道デ
ータの中から、バイナリソートにより、θxがθ1以上
且つθ2以下の粒子を選択する。即ち、θ3≦θx≦θ
3となるスパッタ粒子の軌道を選択したときと同様の手
順により、θ1≦θx≦θ2となるスパッタ粒子の軌道
を選択する。
Next, the trajectory of the sputtered particles satisfying θ1 ≦ θx ≦ θ2 is selected (step 109). As shown in FIG. 5, from the trajectory data of the sputtered particles sorted on the XZ plane, particles having θx of θ1 or more and θ2 or less are selected by binary sorting. That is, θ3 ≦ θx ≦ θ
The trajectory of the sputtered particles satisfying θ1 ≦ θx ≦ θ2 is selected in the same procedure as when the trajectory of the sputtered particle 3 is selected.

【0030】次に、選択したスパッタ粒子の内の一つ
を、膜成長を計算しようとする座標点に向ける(ステッ
プ110)。
Next, one of the selected sputtered particles is directed to a coordinate point at which film growth is to be calculated (step 110).

【0031】次いで、シャドウ判定する座標点を含む水
平面とスパッタ粒子の軌道の交点と対称軸との距離rを
計算する(ステップ111)。即ち、シャドウ判定面で
のスパッタ粒子の軌道と対称軸との間の距離rを計算す
る。具体的には、図7に示すように、シャドウ判定する
形状点を含む水平面と軌道との交点(Xcr、Yc、Z
cr)を計算し、この交点とコンタクトホール対称軸
(0、0、Zcr)との距離rの2乗を下記数式11に
より計算する。
Next, the distance r between the intersection of the trajectory of the sputtered particle and the horizontal plane containing the coordinate point for shadow determination and the axis of symmetry is calculated (step 111). That is, the distance r between the trajectory of the sputtered particle on the shadow determination surface and the axis of symmetry is calculated. More specifically, as shown in FIG. 7, intersections (Xcr, Yc, Z
cr) is calculated, and the square of the distance r between the intersection and the contact hole symmetry axis (0, 0, Zcr) is calculated by the following equation (11).

【0032】[0032]

【数11】r2=Xcr2+Ycr2 そして、シャドウ判定する座標点とコンタクトホール対
称軸との距離Rよりもシャドウ判定面とスパッタ粒子の
軌道の交点と対称軸との距離rが大きい場合は、シャド
ウ効果が起こるとして膜成長は計算しない判定をする
(ステップ112)。即ち、rがシャドウ判定する形状
点とコンタクトホール対称軸との距離Rよりも大きいと
きには、シャドウ効果により粒子が入射されないとする
擬似3次元的なシャドウ判定を行う。
R 2 = Xcr 2 + Ycr 2 When the distance r between the intersection point of the shadow determination surface and the orbit of the sputtered particle and the symmetry axis is larger than the distance R between the coordinate point for shadow determination and the symmetry axis of the contact hole. It is determined that the film growth is not calculated assuming that the shadow effect occurs (step 112). That is, when r is greater than the distance R between the shape point to be determined to be shadowed and the axis of symmetry of the contact hole, a pseudo three-dimensional shadow determination is made that no particles are incident due to the shadow effect.

【0033】シャドウ効果が生じない場合、即ち、r<
Rの場合には、その軌道の入射方向に膜成長を計算しよ
うとする座標点を移動して、膜成長を計算する(ステッ
プ113)。即ち、シャドウ効果が生じない場合には、
その軌道の入射方向に膜成長を計算しようとする座標点
を移動して、膜成長を計算する。
When no shadow effect occurs, that is, when r <
In the case of R, the film growth is calculated by moving the coordinate point where the film growth is to be calculated in the incident direction of the orbit (step 113). That is, when no shadow effect occurs,
The coordinate point for which the film growth is to be calculated is moved in the incident direction of the orbit, and the film growth is calculated.

【0034】そして、ステップ110〜ステップ113
の操作により、全ての選択したスパッタ粒子の軌道につ
いて、シャドウ効果が生じる場合は擬似3次元的なシャ
ドウ判定を行い、シャドウ効果が起こらない場合は膜成
長を計算する(ステップ114)。
Steps 110 to 113
By the above operation, pseudo quasi three-dimensional shadow judgment is performed when the shadow effect occurs for all the selected orbits of the sputtered particles, and when the shadow effect does not occur, the film growth is calculated (step 114).

【0035】また、ステップ107〜ステップ113の
操作により、全ての形状を構成する座標点でシャドウ判
定を行う(ステップ115)。
Further, shadow determination is performed on the coordinate points constituting all the shapes by the operations of steps 107 to 113 (step 115).

【0036】このようにして、ステップ104〜ステッ
プ113の操作により、全ての形状を構成する座標点で
膜成長を計算する(ステップ116)。
In this way, the film growth is calculated at the coordinate points constituting all the shapes by the operations of steps 104 to 113 (step 116).

【0037】本実施例においては、3次元スパッタ粒子
軌道を2次元平面に投影し、明らかにシャドウされる粒
子を2次元的にシャドウを判定し、粒子数に比例して計
算時間のかかる3次元シャドウ判定の回数を減少させた
ので、例えば、cos分布をもつスパッタ粒子が、高さ
の半分の間隔の座標点で形状を表現したアスペクト比2
のコンタクトホールに入射するとき、入射するスパッタ
粒子のうち、コンタクトホール底部の座標点に到達する
ものの16%、コンタクトホール高さの半分の座標点に
到達するものの49%、コンタクトホール上面の座標点
に到達するものの100%の粒子を擬似3次元シャドウ
判定を行う前に選択できる。このため、粒子の個数に比
例する擬似3次元シャドウ判定の計算時間は55%
((16+49+100)/(100+100+10
0)×100)に削減できる。このように、擬似3次元
シャドウ判定にかかる計算時間を約半分に短縮できる。
In this embodiment, a three-dimensional sputtered particle trajectory is projected on a two-dimensional plane, and a particle which is clearly shadowed is two-dimensionally determined as a shadow. Since the number of times of shadow determination is reduced, for example, a sputtered particle having a cos distribution has an aspect ratio of 2 which expresses a shape at coordinate points at half the height.
16% of the sputtered particles that reach the coordinate point at the bottom of the contact hole, 49% of those that reach the coordinate point at half the height of the contact hole, and the coordinate point at the top of the contact hole Can be selected before performing pseudo three-dimensional shadow determination. For this reason, the calculation time for the pseudo three-dimensional shadow determination proportional to the number of particles is 55%.
((16 + 49 + 100) / (100 + 100 + 10
0) × 100). Thus, the calculation time required for the pseudo three-dimensional shadow determination can be reduced to about half.

【0038】次に、本発明の第2の実施例について図8
を参照して説明する。本実施例は、先ず、モンテカルロ
法で抽出したスパッタ粒子の軌道をソートした際に、各
範囲での軌道データの数が全体の10%程度になるよう
に、グループ分けを行う。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. In the present embodiment, first, when the trajectories of the sputtered particles extracted by the Monte Carlo method are sorted, grouping is performed so that the number of trajectory data in each range is about 10% of the whole.

【0039】次に、2次元的なデータのシャドウ判定を
する際に用いるθmin、θmaxに挟まれる範囲を特
定する際に、まず、θmin、θmaxが含まれるグル
ープmin、及びグループmaxを特定する。この際、
対称とするグループは、前回の膜成長点のシャドウ判定
で特定したグループの境界で判定し、範囲外のときには
前回特定した隣のグループに入るとする。
Next, when specifying a range sandwiched between θmin and θmax used in performing shadow determination of two-dimensional data, first, a group min and a group max including θmin and θmax are specified. On this occasion,
The group to be symmetric is determined at the boundary of the group specified in the previous shadow determination of the film growth point, and when out of the range, the group is determined to be in the adjacent group specified last time.

【0040】更に、グループmin内でθminの、ま
た、グループmax内でθmaxの、バイナリソートを
夫々行い、θmin、θmaxのデータの位置を決定す
る。以下、第1の実施例と同様に、選択したスパッタ粒
子の軌道データを用いて、膜成長を計算する。
Further, binary sorting of θmin in the group min and θmax in the group max is performed, respectively, to determine the positions of the data of θmin and θmax. Hereinafter, as in the first embodiment, the film growth is calculated using the orbit data of the selected sputtered particles.

【0041】第2の実施例に特有の効果は、例えば10
00個のデータを第1の実施例でバイナリソートする場
合には10回の判定が必要であるが、第2の実施例にお
いては、グループの判定に2回、グループ内での判定に
7回の計9回の判定によって、θmin、θmaxの位
置を特定し、θmin≦θ≦θmaxのデータを選択す
ることができ、バイナリソートにかかる計算時間を9割
に、バイナリソートにかかる計算時間を全体の1割とす
ると、全体の計算時間を1%削減できる。これは、角度
によってソーティングを行ったときに、全体の1割程度
の個数を含むグループに分割し、θの位置の検索の際、
前回の選択の前後のグループのみを使って計算するため
である。
The effect peculiar to the second embodiment is, for example, 10
In the case of binary sorting of 00 data in the first embodiment, ten determinations are required. However, in the second embodiment, two determinations are made for a group and seven determinations are made for a group. 9 times, the positions of θmin and θmax can be specified, and the data of θmin ≦ θ ≦ θmax can be selected. The calculation time required for binary sorting is reduced to 90%, and the calculation time required for binary sorting is reduced If it is set to 10%, the total calculation time can be reduced by 1%. This is because, when sorting is performed by angle, it is divided into groups including about 10% of the total, and when searching for the position of θ,
This is because the calculation is performed using only the groups before and after the previous selection.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
3次元スパッタ粒子軌道を2次元平面に投影し、明らか
にシャドウされる粒子を2次元的にシャドウを判定し、
粒子数に比例して計算時間のかかる3次元シャドウ判定
の回数を減少させたので,擬似3次元シャドウ判定にか
かる計算時間を著しく短縮できる。
As described above, according to the present invention,
The three-dimensional sputtered particle trajectory is projected onto a two-dimensional plane, and the particles that are clearly shadowed are determined two-dimensionally as shadows.
Since the number of times of the three-dimensional shadow determination that requires a calculation time is reduced in proportion to the number of particles, the calculation time required for the pseudo three-dimensional shadow determination can be significantly reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例方法の前半を示すフローチ
ャート図である。
FIG. 1 is a flowchart showing the first half of a method according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施例方法の後半を示すフローチ
ャート図である。
FIG. 2 is a flowchart showing the latter half of the method according to the first embodiment of the present invention.

【図3】ビアホールの2次元断面図である。FIG. 3 is a two-dimensional cross-sectional view of a via hole.

【図4】同じくビアホールの2次元断面図である。FIG. 4 is a two-dimensional sectional view of the via hole.

【図5】スパッタ粒子の軌道の2次元平面への投影デー
タの模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram of projection data of a trajectory of a sputtered particle onto a two-dimensional plane.

【図6】スパッタ粒子の軌道の2次元平面への投影デー
タの模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram of projection data of a trajectory of a sputtered particle onto a two-dimensional plane.

【図7】疑似3次元シャドウ判定の模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram of pseudo three-dimensional shadow determination.

【図8】本発明の第2実施例方法におけるスパッタ粒子
の軌道の2次元平面への投影データを示す模式図であ
る。
FIG. 8 is a schematic diagram showing projection data of a trajectory of a sputtered particle onto a two-dimensional plane in the method according to the second embodiment of the present invention.

【符号の説明】 101〜116:ステップ[Description of Signs] 101 to 116: Step

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体プロセスにおけるスパッタ形状シ
ミュレーション方法において、モンテカルロ法で計算し
た3次元の粒子軌道を2次元に投影した角度でソーティ
ングする工程と、シャドウ判定点の水平軸方向となす角
度から明らかにシャドウが起こる粒子以外を選択して形
状計算する工程と、選択した粒子軌道についてのみ擬似
3次元シャドウ判定を行う工程とを有することを特徴と
するスパッタ形状シミュレーション方法。
1. A method for simulating a sputter shape in a semiconductor process, wherein a step of sorting a three-dimensional particle trajectory calculated by a Monte Carlo method at an angle projected two-dimensionally, and an angle between a shadow determination point and a horizontal axis direction are clarified. A sputter shape simulation method comprising: a step of selecting and calculating a shape other than particles in which a shadow occurs; and a step of performing pseudo three-dimensional shadow determination only on a selected particle orbit.
【請求項2】 モンテカルロ法で計算したスパッタ粒子
の軌道をXZ平面に投影し、X軸となす角度θxが小さ
い順にソートする工程と、モンテカルロ法で計算したス
パッタ粒子の軌道をYZ平面に投影し、Y軸となす角度
θyが小さい順にソートする工程と、XZ平面でコンタ
クトホール中心線で切断して得られる外形線の各座標点
を結ぶストリングデータを作成しコンタクトホール形状
をモデル化する工程と、YZ平面上で成長する座標点と
下地形状の上部端を結ぶ直線がY軸となす角度θを計算
する工程と、スパッタ粒子の軌道の中からθ3≦θy≦
π−θ3となるスパッタ粒子の軌道を選択する工程と、
シャドウ判定する座標点を一つ選択しこの点とコンタク
トホール対称軸との間の距離Rを計算する工程と、XZ
平面上で成長する形状点とシャドウを判定する形状点と
を結ぶ直線がX軸となす角度θ1と成長する形状点とシ
ャドウを判定する形状点の軸対称な点を結ぶ直線がX軸
となす角度θ2を計算する工程と、θ1≦θx≦θ2と
なるスパッタ粒子の軌道を選択する工程と、選択したス
パッタ粒子の内の一つを膜成長を計算しようとする座標
点に向ける工程と、シャドウ判定する座標点を含む水平
面とスパッタ粒子の軌道の交点と対称軸との距離rを計
算する工程と、シャドウ判定する座標点とコンタクトホ
ール対称軸との距離Rよりもシャドウ判定面とスパッタ
粒子の軌道の交点と対称軸との距離rが大きい場合は膜
成長は計算せずr<Rの場合は軌道の入射方向に膜成長
を計算しようとする座標点を移動して膜成長を計算する
工程とを有することを特徴とするスパッタ形状シミュレ
ーション方法。
2. A step of projecting the trajectory of the sputtered particle calculated by the Monte Carlo method on the XZ plane, sorting the trajectory of the sputtered particle calculated by the Monte Carlo method on the YZ plane, and sorting the trajectory of the sputtered particle calculated by the Monte Carlo method in ascending order. , A step of sorting in ascending order of the angle θy with the Y axis, a step of creating string data connecting each coordinate point of an outline obtained by cutting the contact hole center line on the XZ plane, and modeling the contact hole shape. Calculating the angle θ formed by the straight line connecting the coordinate point growing on the YZ plane and the upper end of the base shape to the Y axis, and calculating the angle θ3 ≦ θy ≦
selecting a trajectory of the sputtered particles to be π−θ3;
Selecting one coordinate point for determining shadow and calculating a distance R between the point and a contact hole symmetry axis;
An angle θ1 between a straight line connecting the shape point growing on the plane and the shape point for determining the shadow to the X-axis, and a straight line connecting an axis-symmetric point between the growing shape point and the shape point for determining the shadow to the X-axis. Calculating the angle θ2, selecting the trajectory of the sputtered particles such that θ1 ≦ θx ≦ θ2, directing one of the selected sputtered particles to a coordinate point where the film growth is to be calculated, Calculating a distance r between the intersection of the horizontal plane containing the coordinate point to be determined and the trajectory of the sputtered particle and the symmetry axis; When the distance r between the intersection of the orbits and the symmetry axis is large, the film growth is not calculated, and when r <R, the coordinate point for calculating the film growth is moved in the incident direction of the orbit to calculate the film growth. And having Characteristic sputtering shape simulation method.
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